Ученые улучшили понимание органических солнечных батарей
Ученые описали новый способ выражения потерь энергии в органических солнечных батареях и расширили это описание, чтобы дать рекомендации по проектированию лучших устройств. Этот “прорыв” может переосмыслить традиционный подход к созданию органических солнечных батарей.
Органические солнечные батареи - это новая технология, подающая большие надежды. В отличие от кремниевых солнечных батарей, они могут быть легкими, гибкими и иметь различные цвета, что делает их привлекательными для применения в городских условиях или на фасадах зданий. Тем не менее, прогресс в производительности устройств был достаточно медленным, пока исследователи пытались понять фундаментальные процессы, лежащие в основе работы органических солнечных батарей.
"Существовал способ традиционного описания и определения потерь энергии в органических солнечных элементах. И оказалось, что это описание было не совсем верным", - сказал Барри Рэнд, соавтор исследования.
Рэнд отметил, что традиционный метод описания потери энергии не учитывает наличие беспорядка в органическом солнечном элементе. Один тип беспорядка, динамический беспорядок, вызван неустойчивым движением молекул на микроуровне, что приводит к потере энергии, которая практически неизбежна при большинстве температур. Другой тип, структурный или статический беспорядок, является результатом внутренней структуры различных материалов, используемых в органических солнечных элементах, а также их расположения внутри устройства.
Прошлые исследования органических солнечных элементов, которые не учитывали беспорядок в расчетах потери энергии, дали значения около 0,6 электрон-вольт, независимо от материалов устройства. Но когда Рэнд и его команда включили беспорядок в способ расчета потери энергии и протестировали различные устройства, они обнаружили, что уровень беспорядка играет важную роль в определении общей потери энергии органического солнечного элемента.
Продемонстрировав, что увеличение беспорядка приводит к резкому увеличению потерь энергии в устройствах, исследователи смогли дать рекомендации по материалам, которые минимизируют беспорядок и, следовательно, приведут к созданию более эффективных устройств.